Обратное рассеяние инфракрасного излучения многослойной модельной биотканью
- Авторы: Жаворонков Ю.А1, Ульянов С.В1, Вальков А.Ю1,2, Кузьмин В.Л2
-
Учреждения:
- Санкт-Петербургский государственный университет
- Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого
- Выпуск: Том 117, № 5-6 (3) (2023)
- Страницы: 389-396
- Раздел: Статьи
- URL: https://journals.rcsi.science/0370-274X/article/view/145164
- DOI: https://doi.org/10.31857/S1234567823050129
- EDN: https://elibrary.ru/PYIBSK
- ID: 145164
Цитировать
Аннотация
Для многослойной биоткани, моделирующей голову человека, рассчитана интенсивность обратного рассеяния лазерного излучения ближнего инфракрасного диапазона, как функция расстояния между источником и приемником излучения, расположенными на голове. Итерационное решение уравнения Бете-Солпитера представлено в виде ряда по кратностям рассеяния. Предложена модификация известной процедуры MCML (Monte Carlo Multi-Layered), приводящая к ускорению расчетов. Показано, что полученные зависимости интенсивности обратного рассеяния существенно меняются при изменении оптических свойств слоев биоткани, в первую очередь при попадании крови в слой спинномозговой жидкости. Это может быть использовано при развитии оптических методов диагностики травматических повреждений биотканей.
Об авторах
Ю. А Жаворонков
Санкт-Петербургский государственный университет
Email: zhavoronkov95@gmail.com
198504, Санкт-Петербург, Россия
С. В Ульянов
Санкт-Петербургский государственный университет
Email: ulyanov_sv@mail.ru
198504, Санкт-Петербург, Россия
А. Ю Вальков
Санкт-Петербургский государственный университет; Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого
Email: alexvalk@mail.ru
198504, Санкт-Петербург, Россия; 195251, г. Санкт-Петербург, Россия
В. Л Кузьмин
Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого
Автор, ответственный за переписку.
Email: kuzmin_vl@mail.ru
195251, г. Санкт-Петербург, Россия
Список литературы
- В. В. Тучин, Оптика биологических тканей. Методы рассеяния света в медицинской диагностике, IPR Media, М. (2021).
- S. L. Jacques, Phys. Med. Biol. 58, R37 (2013).
- D. J. Davies, Z. Su, M.T. Clancy, S. J. Lucas, H. Dehghani, A. Logan, and A. Belli, J. Neurotrauma 32, 933 (2015).
- A. Sabeeh and V.V. Tuchin, J. Biomed. Photonics & Engineering, 6, 040201 (2020).
- A.P. Tran, S. Yan, and Q. Fang, Neurophoton. 7, 015008 (2020).
- R. Francis, B. Khan, G. Alexandrakis, J. Florence, and D. MacFarlane, Biomed. Opt. Express 6, 3256 (2015).
- E. S. Papazoglou, M. S. Weingarten, L. Zubkov, M. Neidrauer, L. Zhu, S. Tyagi, and K. Pourrezaei, J. Biomed. Opt. 13, 044005 (2008).
- E. S. Papazoglou, M.T. Neidrauer, L. Zubkov, M. S. Weingarten, and K. Pourrezaei, J. Biomed. Opt. 14, 064032 (2009).
- E. Zinchenko, N. Navolokin, A. Shirokov et al. (Collaboration), Biomed. Opt. Express 10, 4003 (2019).
- F. Scholkmann, S. Kleiser, A. J. Metz, R. Zimmermann, J. Mata Pavia, U. Wolf, and M. Wolf, Neuroimage 85, 6 (2014).
- H. Liu, D.A. Boas, Y. Zhang, A.G. Yodh, and B. Chance, Phys. Med. Biol. 40, 1983 (1995).
- O. Pucci, V. Toronov, and K. St. Lawrence, Appl. Opt. 49, 6324 (2010).
- В.Л. Кузьмин, Ю.А. Жаворонков, С. В. Ульянов, А.Ю. Вальков, ЖЭТФ 161, 779 (2022).
- J. Zhao, H. S. Ding, X.L. Hou, C. L. Zhou, and B. Chance, J. Biomed. Opt. 10, 024028 (2005).
- V. Ntziachristos and B. Chance, Med. Phys. 28, 1115 (2001).
- A. Torricelli, D. Contini, A. Pifferi, M. Caffini, R. Re, L. Zucchelli, and L. Spinelli, Neuroimage 85, 28 (2014).
- H. Wabnitz, J. Rodriguez, I. Yaroslavsky, A. Yaroslavsky, and V.V. Tuchin, in Handbook of Optical Biomedical Diagnostics. Light-Tissue Interaction, 2nd ed., SPIE Press, Bellingham, Washington (2016), v. 1, p. 401.
- T. Durduran, R. Choe, J.P. Culver, L. Zubkov, M. J. Holboke, J. Giammarco, B. Chance, and A.G. Yodh, Phys. Med. Biol. 47, 2847 (2002).
- M.A. Franceschini, S. Thaker, G. Themelis, K.K. Krishnamoorthy, H. Bortfeld, S.G. Diamond, D.A. Boas, K. Arvin, and P.E. Grant, Pediatr. Res. 61, 546 (2007).
- S. Mahmoodkalayeh, M.A. Ansari, and V.V. Tuchin, Biomed. Opt. Express 10, 2795 (2019).
- M. S. Cano-Vel'azquez, N. Davoodzadeh, D. Halaney, C.R. Jonak, D.K. Binder, J. Hern'andez-Cordero, and G. Aguilar, Biomed. Opt. Express 10, 3369 (2019).
- В.Л. Кузьмин, А.Ю. Вальков, Л.А. Зубков, ЖЭТФ 155, 460 (2019).
- V. L. Kuzmin, V.P. Romanov, and E.V. Aksenova, Phys. Rev. E 65, 016601 (2001).
- T.M. Nieuwenhuizen and J.M. Luck, Phys. Rev. E 48, 569 (1993).
- V. L. Kuzmin, M.T. Neidrauer, D. Diaz, and L.A. Zubkov, J. Biomed. Opt. 20, 105006 (2015).
- L.Wang, S. L. Jacques, and L.Q. Zheng, Comput. Meth. Prog. Bio. 47, 131 (1995).
- A.N. Bashkatov, E.A. Genina, V. I. Kochubey, and V.V. Tuchin, Proc. SPIE 6163, 616310 (2006).